3. a harántcsíkolt izom típusai, izomműködés energiaforrásai és az oxigénadósság, a hőtermelés és izomfáradás

Izomszövet összetétele

• Az izomszövet nagy részben vízből (75%) és fehérjékből (20%) áll.
• A fehérjék többsége kontraktilis és strukturális, kisebb része albumin és enzimek.
• Fontos még a makroerg foszfát kötésekben tárolt energia tartalom (ATP: 1 - 5 mmol/l; kreatin: 1 - 20 mmol/l).

Az izomrostok osztályozása (funkció szerint)

• Az izomrostok osztályozása a funkciójuk alapján történik (tónusos vs. fázisos).
• A tónusos izomrostok lassúak, tartós munkára képesek, kevés energiát igényelnek, de folyamatosan működnek.
• A fázisos izomrostok gyorsak, nagy erőkifejtésre képesek de rövid ideig, és sok energiát igényelnek.

Az izomrostok osztályozása (genetikailag)

• A vörös izomrostok tartós munkára alkalmasak, kevésbé fáradékonyak, magas a küszöbpotenciáljuk.
• A fehér izomrostok gyorsak, rövid ideig igénybe vehetők, alacsony a küszöbpotenciáljuk.

Az izomrostok osztályozásának genetikai és felhasználás-függő befolyása

• Nem teljesen tisztázott, hogy az izomrostok spektrumát mennyiben határozzák meg a genetikai tényezők, ill. a használat.
• Mindkét tényező hatása bizonyított:
  • Vörös izomrostok átalakítása fázisos izomrostokká idegi ingerléssel lehetséges.
  • Genetikai szelekcióval lehet olyan fajtákhoz jutni, amelyek több fázisos, ill. tónusos izomrostot tartalmaznak.
  • A miozin könnyű láncok (LC-2, LC-3) eltérése is megfigyelhető a fajták között.

Myostatin hatása az izomnövekedésre

• A Myostatin a transforming growth factor-ß család tagja, amely korlátozza a vázizom növekedését.
• A Myostatin-hiányos egerekben kétszer annyi izomszövet alakul ki, hasonló hatás tapasztalható szarvasmarhákban, juhokban, kutyákban és emberekben is.

Izmok dinamikus átrendeződése (tréningek hatása)

• A hipertrófia az egyedi izomrostok tömegének növekedését jelenti.
  • Szarkoplazmatikus hipertrófia: az izom glikogén raktárainak mérete növekszik.
  • Miofibrilláris hipertrófia: a miofibrillumok mérete (keresztmetszete) növekszik.
• Az atrófia az izomrostok méretének csökkenése, tartós inaktivitás hatására.

Lassú izmok átrendeződése

• Maratoni futók, ügető lovak: a lassú izomrostok hipertrofizálnak, de elsősorban az oxigén és tápanyag ellátásuk javul:
  • Myoglobin tartalom növekszik.
  • Mitokondriumok száma növekszik.
  • Oxidatív enzimek mennyisége (mitokondriumokban) növekszik.
  • Izom kapilláris állománya növekszik.

Tartós izommunka hatása a rostösszetételre

• Tartós izommunka a vörös rostok arányát növeli.
• A tréning típusától függően jelentősen változhat az izomrostok aránya.

Izomműködés energia-forrásai

• ATP: A kontrakció és relaxáció energiaigényes folyamatok. Az izomsejt ATP koncentrációja 5 mmol/l, ez 2-3 másodpercre elegendő.

Kreatin-foszfát (CRP)

• CRP: az izomsejtek "power bankja", 20 mmol/l koncentrációban található, 20-30 másodperces fedezetet biztosít.

Anaerob glikolízis

• Anaerob glikolízis: ADP refoszforilációhoz energiaforrás - glükózból 4 ATP (netto 2) keletkezik, mellett tejsav (laktát) és piruvát.
• Gyors folyamat, de „oxigén adósság” keletkezik, pihenéskor pótolni kell.
• Nagy megterhelés energiaforrása, főleg fehér izmokban.
• Energiaforrás lehet a glikogén (gyors rostok) vagy a glükóz (hosszabb tartós aktivitás esetén).

Oxidatív foszforiláció

• Oxidatív foszforiláció: hosszú, tartós izommunka energiaforrása - főleg vörös izmokban fordul elő.
• A piruvát itt acetil-koenzim-A-vá alakul. CO2 képzés mellett 36 ATP keletkezik.
• Lassúbb folyamat, mint a glikolízis, de nem keletkezik “oxigén adósság”.
• Extrém hosszú izomműködés (szívizom) esetén a zsírok (FFA) fő energiaforrásra.

Az „Oxigén adósság”

• Az anaerob glikolízissel működő izom a kontrakció után, a nyugalmi fázisban reszintetizálja az elhasznált energiatartalékokat aerob módon.
• A reszintézis fokozott oxigénfogyasztást igényel.

Hőtermelés

• A munkavégzés hőtermeléssel jár.
• Fázisos izmok a restitúció alatt termelnek sok hőt (anaerob glikolízis, O2-adósság, fokozott O2-felhasználás a restitúció alatt).
• Tónusos izmok a kontrakció alatt termelnek több hőt (oxidatív metabolizmus, kis O2-adósság).

Hőtermelés fázisai

• Nyugalmi hőtermelés: izomtónus miatt keletkezik, az alapanyagcsere (BMR) jelentős részét adja.
• Kezdeti hő:
  • Aktivációs hő: az elektromechanikai kapcsoltság első két fázisában keletkezik (Ca-kiáramlás, miozin aktiváció).
  • Kontrakciós hő: az elektromechanikai kapcsoltság második két fázisában keletkezik (csúszó filamentum, Ca visszapumpálás).
• Megkésett (restitúciós) hő: Főleg fázisos (gyors) izomnál keletkezik, a kontrakció alatt felhalmozott O2-adósság reszintézissel történő pótlása során.

Az Izmok Dinamikus Átrendeződése (Tréning)

• A tréning befolyásolja az izom átmérőjét, hosszát, kontrakciós erejét, érellátását és rostösszetételét.
• A hipertrófia, vagyis az egyedi izomrostok tömegének növekedése, a miofibrillumok méretének (keresztmetszetének) növekedésével jár.
• A lassú izmok átrendeződése, például maratoni futók esetén, enyhe hipertrófiát eredményez, ugyanakkor javítja az oxigén és tápanyag ellátást:
  • Növekszik a rostok myoglobin tartalma.
  • Megnő a mitokondriumok száma.
  • Megnő az oxidatív enzimek mennyisége a mitokondriumon belül.
  • Növekszik az izom kapilláris állománya, fizikailag közelebb kerülve a rosthoz.
• Tartós izommunka során megnő a vörös rostok aránya.
• A tréning típusától függően a rost arány jelentősen változhat.

Sejtlégzés (ATP Szintézis)

• A sejtlégzés a sejtek számára szükséges ATP-t termeli.
• Az ATP szintézis három fő fázisra bontható:
  • Glikolízis (citoplazmában)
  • Krebs ciklus (mitokondrium mátrixban)
  • Oxidatív foszforiláció (mitokondrium belső membránján)
  • Mindegyik fázis energia (ATP) formájában biztosítja a sejtek működését.

Az Izomműködés Energia-forrásai

• Az izomkontrakció és relaxáció mind energiaigényes folyamat, melyekhez ATP szükséges.
• Egy izomsejt ATP koncentrációja 5 mmol/l, ami csak 2-3 másodperc energiaellátást biztosít.

Az Izomműködés Energia-forrásai - Kreatin-foszfát (CRP)

• A kreatin-foszfát az izom sejtjeiben tárolt energiaforrás.
• Az izomsejt CRP koncentrációja 20 mmol/l, ami 20-30 másodperc energiaellátást biztosít.
• A CRP az ATP-t gyorsan biztosítja intenzív izomműködés során, de korlátozott mennyiségben van jelen.

Az Izomműködés Energia-forrásai - Anaerob Glikolízis

• Az anaerob glikolízis az izom ATP-ellátásának fontos forrása, különösen intenzív, rövid ideig tartó tevékenység során.
• Glükóz bontásából nyer ATP-t tejsav (laktát) és piruvát melléktermékként.
• A folyamat gyors, de kevesebb ATP-t termel, mint az aerob metabolizmus.
• A tejsav halmozódása fáradtságot és izomfájdalmat okozhat.

Az Izomműködés Energia-forrásai - Oxidatív Foszforiláció

• Az oxidatív foszforiláció az aerob metabolizmus fő energiaforrása, különösen a tartós izomműködésnél, mint például a testtartási izmok vagy a szívizom esetén.
• Az acetil-koenzim-A bontásából termeli az ATP-t szén-dioxid mellett.
  • lassabb folyamat, de hatékonyabb ATP-t termel.
  • Általában nem okoz "oxigén adósságot".
  • Extrém hosszú izommunkában főleg zsírokból nyer energiát ("oxigén adósság" nem jellemző).

Az Izom Kémiai Összetétele

• Az izom főként vízből (75%) és fehérjékből (20%) áll.
• A fehérjék nagy része kontraktilis és passzív struktúrfehérjékből, kis része albuminból és enzimekből tevődik össze.
• Fontosak a makroerg foszfát kötésben tárolt energiaforrások:
  • ATP: 1-5 mmol/l
  • Kreatinin: 1-20 mmol/l

Az Izomrostok Osztályozása

• Az izomrostok funkciójuk és tulajdonságaik alapján különböző típusokra osztályozhatók.
• A lassú izomrostok (vörös rostok):
  • Hosszan tartó munka.
  • Nagy állóképesség.
  • Alacsony küszöbpotenciál.
  • Sok mitokondrium.
  • Bőséges vér-ellátás.
• A gyors izomrostok (fehér rostok):
  • Rövid, erőteljes munka.
  • Alacsony állóképesség.
  • Magas küszöbpotenciál.
  • Kevesebb mitokondrium.
  • Korlátozott vér-ellátás.

Az "Oxigénadósság"

• Anaerob glikolízist alkalmazó izom az aktív működés után, a nyugalmi periódusban reszintetizálja az elhasznált energiatartalékokat.
• A reszintézis aerob körülmények között zajlik, fokozott oxigénfogyasztással jár.
• Oxigénmentes környezetben az izom anaerob módon termel energiát, de a felhasznált tartalékokat a nyugalmi periódusban, oxigén felhasználás mellett reszintetizálja.
• Ezután az izom glikogént, kreatinfoszfátot és egyéb molekulákat épít fel.

Hőtermelés

• A munkavégzés hőtermeléssel jár, mind a kontrakció alatt, mind a kontrakció utáni szintézis folyamatok során.
• A fázisos (gyors) rostok a restitúció során termelnek sok hőt, mivel a kontrakció során anaerob glikolízissel nyerik az energiát, ami oxigénadóssághoz vezet. Ezt a restitúció során az O2 felhasználásával kell pótolni, ami ATP-t termel.
• Tónusos (lassú) vörös rostok főleg a kontrakció alatt termelnek hőt, mivel az energia szükségletüket az oxidatív metabolizmus biztosítja, így az oxigénadósság minimális.

Hőtermelés Fázisai

• Nyugalmi hőtermelés: Az izomtónus fenntartásával termelt hő, ami az alapanyagcsere (BMR = Bazális Metabolikus Ráta) döntő részét képezi.
• Kezdeti hő:
  • Aktivációs hő: Keletkezik az elektromechanikai kapcsoltság első két fázisában (1. Ca-kiáramlás + 2. Miozinaktiváció)
  • Kontrakciós hő: Az elektromechanikai kapcsoltság második két fázisához kapcsolódik (3. Csúszó filamentum mechanizmus + 4. Ca visszapumpálás)
• Megkésett (restitúciós) hő: Főként fázisos (gyors, fehér, anaerob glikolitikus) izomnál jellemző. A kontrakció alatt energiaráktáraik bontásával óriási oxigénadósságot halmoznak fel, amit a restitúció során ATP reszintézissel kell pótolni. Ez jelentős hőtermeléssel jár.

Az Izomműködés Energia-forrásai

• Kreatin-foszfát (CRP): “power bank”
  • Az izomsejt CRP koncentrációja 20 mmol/l (2-3-l O2), ami 20-30 másodperc energia-fedezetet biztosít.
• Anaerob Glikolízis:
  • Főleg fehér izmok esetén.
  • Az ADP refoszforiláció energiaforrása glükóz bontásából származik. Ebből nettó 2 ATP keletkezik tejsav (laktát) és piruvát mellett (az oxidatív foszforiláció 36 ATP-t eredményez).
  • Gyors folyamat.
  • Ha több ATP használódik, mint képződik, oxigénadósság keletkezik, amit pihenéskor kell pótolni, megnövelt oxigénfogyasztással.
  • A felhalmozódott tejsav a szarkomer szinten gátolja az izomkontrakciót.
  • Nagy megterhelés energiaforrása (fehér izom esetén, elhúzódó fizikai aktivitás, vörös izom munkája során).
  • Energiaforrása lehet:
    • Glikogén (gyors rostok)
    • Glükóz (hosszabb, tartós aktivitás esetén)
• Oxidatív foszforiláció:
  • Hosszú, tartós izomműködés energiaforrása, főleg a vörös izmokra jellemző (testtartás izmai, szívizom).
  • A piruvát tejsav helyett acetil-koenzim-A-vá alakul.
  • CO2 képzés mellett 36 ATP keletkezik.
  • Lassabb folyamat, de az összehúzódás is lassúbb, így nincs oxigénadósság.
  • Extrém hosszú izomműködés esetén (szívizom) főleg zsírokból (FFA) származik az energia.
  • Általában nincs oxigénadósság, de nagyon extrém izomműködésnél felléphet.

Az Izmok Dinamikus Átrendeződése (Tréning)

• Hipertrófia: Egyedi izomrostok tömegének megnövekedése.
  • Két típusa van: szarkoplazmatikus hipertrófia (az izom glikogén raktárainak mérete gyarapodik) és miofibrilláris hipertrófia (a miofibrillumok mérete, keresztmetszete növekszik).
• Atrófia: Tartós inaktivitás (a miofibrillumok katabolizmusa gyorsabb, mint az anabolizmus).
• Lassú izmok átrendeződése (maratoni futó, ügető ló):
  • Rostok enyhén hipertrofizálnak.
  • Nő az oxigén és tápanyag-ellátottságuk.
    • Rost myoglobin szintje nő.
    • Mitokondriumok száma nő.
    • Oxidatív enzimek mennyisége (mitokondriumon belül) nő.
    • Izom kapilláris állománya nő (közelebb kerül a rosthoz).
• Tartós izommunka: Növeli a vörös rostok arányát.
• A tréning típusától függően jelentősen változik a rost arány.

Sejtlégzés (ATP szintézis)

• ATP szintézis folyamata, komplex kémiai reakciók sorozata.

Az Izomműködés Energia-forrásai (időbeosztás szerint)

• Másodpercek: Kreatin-foszfát
• Percek: Anaerob metabolizmus
• Órák: Aerob metabolizmus

Az Izomműködés Energia-forrásai (ATP)

• A kontrakció és relaxáció is energiaigényes, ATP szükséges hozzá.
• Az izomsejt ATP koncentrációja 5 mmol/l (0.5 l O2), ami csak 2-3 másodperc energia-fedezetet biztosít.

Az Izmok Dinamikus Átrendeződése

• A tréning hatással van az izomátmérőre, hosszára, kontrakciós erejére, érellátására és rostösszetételére.
• A hipertrófia az egyedi izomrostok tömegének növekedése.
• Kétféle hipertrófia van:
  • Szarkoplazmatikus hipertrófia – az izom glikogén raktárainak mérete növekszik.
  • Miofibrilláris hipertrófia – a miofibrillumok mérete (keresztmetszete) növekszik.
• A hipertrófia során megnő az aktin és miozin filamentumok száma, valamint az energia termelő enzimrendszerek is megszaporodnak.
• Az atrófia tartós inaktivitás során következik be; a miofibrillumok katabolizmusa gyorsabb, mint az anabolizmus.
• A lassú izmok (maratoni futó, ügető ló) átrendeződése során a rostok csak enyhén hipertrofizálnak, de növekszik az oxigén és tápanyag-ellátásuk:
  • A rostok myoglobin tartalma nő.
  • A mitokondriumok száma nő.
  • Az oxidatív enzimek mennyisége (a mitokondriumon belül) nő.
  • Az izom kapilláris állománya nő, fizikailag közelebb kerül a rosthoz.
• A tartós izommunka a vörös rostok arányát növeli.
• A tréning típusától (például, rövid, gyors mozgás vs. tartós, lassabb mozgás) függően a rost arány jelentősen változik.
• A sejtlégzés az ATP szintézise, amely három fő fázisból áll:
  • Glikolízis
  • Citromsav-ciklus
  • Elektrontranszport lánc

Az Izomműködés Energia-forrásai

• Az izomkontrakció és relaxáció is energiaigényes; ATP-re van szükségük.
• Az izomsejt ATP koncentrációja 5 mmol/l (0.5 l O2). Ez csak 2-3 másodperc energia-fedezetet biztosít.
• Az izom ATP-t a következő forrásokból nyeri:
  • Kreatin-foszfát (CRP): “power bank”, az izomsejt CRP koncentrációja 20 mmol/l (2-3 l O2) és 20-30 másodperc energia-fedezetet biztosít.
  • Anaerobic Glikolízis: glükózról 4 ATP (nettó 2) keletkezik tejsav (laktát) és piruvát mellett (36 helyett, ami az oxidatív foszforiláció terméke). A glikolízis gyors. Ha több ATP használódik, mint amennyi keletkezik, akkor „oxigén adósság” keletkezik, a pihenéskor ezt pótolni kell, ekkor az izom oxigén fogyasztása megnő. A felhalmozódott tejsav sarcomer szinten gátolja az izomkontrakciót. Ez a nagy megterhelés energia-forrása (mind a fehér izom, mind az elhúzódó fizikai aktivitás, vörös izom munkája során). Energia-forrás lehet:
    • glikogén (gyors rostok), vagy
    • glükóz (elhúzódó, tartós aktivitás esetén).
  • Oxidatív foszforiláció: a hosszú, tartós izomműködés energiaforrása, főleg a vörös izmokra jellemző (pl. testtartás izmai; szívizom). A piroszőlősav nem tejsavvá, hanem acetil-koenzim-A-vá alakul. CO2 képzés mellett 36 ATP keletkezik. Az ATP képzés lassabb ugyan, de ilyenkor az összehúzódás is lassabb, így nem használódik több ATP, mint amennyi keletkezik. „Oxigén adósság" általában nem keletkezik. Extrém hosszú izomműködés (szívizom) esetén az energia főleg zsírok (FFA) keletkezik. „Oxigén adósság" általában nem keletkezik (Nagyon extrém izomműködésnél felléphet oxigénadósság).

Az izom kémiai összetétele

• Az izomszövet 75% víz és 20% fehérje.
• A fehérje nagy része kontraktilis és passzív struktúrfehérjékből áll, kisebb része albuminból és enzimekből tevődik össze.
• A makroerg foszfát kötésben tárolt energia tartalom különösen jelentős:
  • ATP: 1 - 5 mmol/l,
  • kreatinin: 1 - 20 mmol/l.

Az izomrostok osztályozása

• Az izomrostok a funkciójuk alapján két fő csoportba sorolhatók:
  • Fehér rostok: gyorsan összehúzódnak, de gyorsan elfáradnak. Ezek az izmok alkalmasak a rövid, nagy erőfeszítést igénylő mozgásokhoz (pl. sprint).
  • Vörös rostok: lassabban összehúzódnak, de sokkal ellenállóbbak a fáradtsággal szemben. Ezek az izmok alkalmasak a tartós, alacsony intenzitású mozgásokhoz (pl. hosszútávfutás).
• A vörös rostok lassabban fáradnak, mint a fehér rostok.
• Léteznek átmeneti rostok is, amelyek kombinálják a vörös és a fehér rostok tulajdonságait.
• A vörös rostokban sok myoglobin van, ami oxigént tárol.
• A vörös rostokban több mitokondrium van, mint a fehér rostokban.
• Az oxidatív enzimek mennyisége is magasabb a vörös rostokban.
• A vörös rostokban az izom kapilláris hálózat dúsabb.
• Az izomrostok küszöbpotenciálja is befolyásolja a működésüket.

Az Izmok Dinamikus Átrendeződése (Tréning)

• A tréning hatással van az izom átmérőjére, hosszára, kontrakciós erejére, érellátására és rostösszetételére.
• A hipertrófia az egyes izomrostok tömegének növekedését jelenti (rost-hipertrófia).
• A hipertrófia során megnő az aktin és miozin filamentumok száma, és az energiatermelő enzimrendszerek is megszaporodnak.
• Az atrófia tartós inaktivitás következtében alakul ki, amikor a miofibrillumok katabolizmusa gyorsabb a anabolizmusnál.
• A lassú izmok átrendeződése (pl. maratoni futók, ügető lovak) során a rostok csak enyhén hipertrofizálnak, de az oxigén és tápanyag-ellátottságuk javul.
  • A rost myoglobin tartalma megnő.
  • A mitokondriumok száma megnő.
  • Az oxidatív enzimek mennyisége (a mitokondriumon belül) megnő.
  • Az izom kapilláris állománya megnő, fizikailag közelebb kerülve a rosthoz.

Tartós Izommunka és Rostösszetétel

• A tartós izommunka a vörös rostok arányát növeli.
• A tréning típusától függően a rost arány jelentősen változhat.

Az Izomműködés Energiaforrásai

• Az izomkontrakció és relaxáció is energiát igényel, ehhez ATP szükséges.
• Az izomsejt ATP koncentrációja kb. 5 mmol/l (0.5 l O2), ami csak 2-3 másodperc energia-fedezetet biztosít.

Az Izomműködés Energiaforrásai - Kreatin-foszfát

• A kreatin-foszfát (CRP) az izomsejt "power bankja".
• Az izomsejt CRP koncentrációja kb. 20 mmol/l (2-3 l O2), ami 20-30 másodperc energia-fedezetet biztosít.

Az Izomműködés Energiaforrásai - Anaerob Glikolízis

• Az anaerob glikolízis a főleg a fehér izmokra jellemző, gyors energiaforrás.
• A glükózból 4 ATP (netto 2) keletkezik tejsav (laktát) és piruvát mellett.
• Az anaerob glikolízis gyors, de kevesebb ATP-t termel az oxidatív foszforilációhoz képest (36 ATP).
• Ha több ATP használódik, mint amennyi képződik, "oxigén-adósság" keletkezik, amit a pihenés során kell pótolni, ezalatt az izom oxigénfelvétele megnő.
• A felhalmozódott tejsav sarcomer szinten gátolja az izomkontrakciót.
• A glikogén és a glükóz is energiaforrásként szolgálhat az anaerob glikolízisben.

Az Izomműködés Energiaforrásai - Oxidatív Foszforiláció

• Az oxidatív foszforiláció a hosszú, tartós izomműködés energiaforrása, főleg a vörös-izmokra jellemző.
• A piroszőlősav nem tejsavvá, hanem acetil-koenzim-A-vá alakul.
• CO2 képzés mellett 36 ATP keletkezik.
• Az ATP képzés lassabb, de az összehúzódás is lassabb, így nem használódik több ATP, mint amennyi keletkezik.
• "Oxigén-adósság" általában nem keletkezik.
• Extrém hosszú izomműködés (pl. szívizom) esetén az energia főleg zsírokból (FFA) származik.
• Extrém izomműködés esetén "oxigén-adósság" felléphet.

Az Izom Kémiai Összetétele

• Az izomszövet főként vízből (75%) és fehérjékből (20%) áll.
• A fehérjék nagy része kontraktilis és passzív struktúrfehérjékből, kisebb része albuminból és enzimekből tevődik össze.
• Az izom jelentős mennyiségű makroerg foszfátkötésben tárolt energiát tartalmaz (ATP: 1-5 mmol/l; kreatinin: 1-20 mmol/l).

Az Izomrostok Osztályozása

• A vörös izmok lassú, tartós munkára alkalmasak (pl. testtartás izmai). Több mitokondriumot és myoglobin tartalmazzák.
• A fehér izmok gyors, robbanásszerű munkára alkalmasak. Nagyobb a glikogén raktáruk és több ATPáz enzimet tartalmaznak.
• Az izomrostok típusai nem fixek, a tréning hatására változhatnak.

Ez a kvíz az izomszövet összetételét és az izomrostok funkció szerinti valamint genetikai osztályozását vizsgálja. Fedezd fel, hogyan különböztethetők meg a tónusos és fázisos izomrostok, valamint a vörös és fehér izmok sajátosságait. Tudd meg, milyen szerepet játszanak az izomrostok az energiahordozásban és a fizikai teljesítményben.